论边界层中的大气扩散PDF模式   总被引：3，自引：0，他引：3  

徐大海  朱蓉  李宗恺 《气象学报》1997,55(6):670-680

基于大气扩散Ｋ理论，用作为风速脉动均方差和拉氏时间尺度函数的湍流交换系数，得到了直接利用风速脉动几率密度而不用扩散参数的大气扩散ＰＤＦ模式。分别研究了对流边界层上升气流区与下降区垂直速度的统计特征，求得双正态ＰＤＦ模式。在给定ＣＢＬ自身参数如对流特征速度ｗ＊，顶高ｈｉ和源高度上的平均风速时，该模式计算出的无量纲浓度分布与室内外测试结果一致。  相似文献   

AN EVALUATION OF SEVERAL TURBULENCE SCHEMES FOR THE PREDICTION OF MEAN AND TURBULENT FIELDS IN COMPLEX TERRAIN   总被引：2，自引：0，他引：2  

PETER J. HURLEY 《Boundary-Layer Meteorology》1997,83(1):43-73

A prognostic three-dimensional mesoscale model has been developed andused in one- and two-dimensional modes to evaluate ten local turbulenceclosure schemes. The schemes ranged from first-order to the two-equationprognostic schemes. Predictions by the models were compared for aone-dimensional convective boundary layer using mixed layer scaling andmeasurements to interpret the results. Two-dimensional simulations were alsoperformed for a sea-breeze flow and for flow over a hill. The results showedthat for all of the models considered, minor differences were produced in themean meteorological fields and in the vertical scalar fluxes, but majordifferences were apparent in the velocity variances and dissipation rate.Predicted tracer concentrations were very sensitive to the turbulence modelformulation for dispersion from a point source in the convective boundarylayer, particularly for the prediction of maximum concentrations. Predictedtracer concentrations from a surface volume source for the two-dimensionalsimulations were similar for all models, although the degree of mixing in themorning growth period produced some differences. Generally, good results forthe mean meteorological fields can be obtained with first-order schemes, evenif they underpredict the magnitude of turbulence in the convective boundarylayer, and reasonable tracer concentrations can also be obtained with thesemodels provided near-source effects are not important. The two-equationprognostic models performed best for the prediction of turbulence in theconvective boundary layer.  相似文献   

地震应力触发数值模拟的初步研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

张杰卿  何巧云  陈化然 《东北地震研究》2004,20(3):47-53

本文基于有限元方法，初步建立了西南地区二维和三维数值模拟有限元模型，并针对川滇地区，重点建立了包括上地壳、下地壳、上地幔等的三维有限元模型。最后，讨论了地震产生的应力变化对整个西南地区的应力调整情况。结果表明：前一地震对后续地震有一定的触发作用。因此，强震活动有限元模型的建立对判定未来强震危险区有一定的作用。  相似文献   

Laboratory and Numerical Studies of the Convective Boundary Layer Capped by a Strong Inversion     

Yuji Ohya  Takanori Uchida 《Boundary-Layer Meteorology》2004,112(2):223-240

The convective boundary layer (CBL) with a wide range of stability is simulated experimentally using a thermally stratified wind tunnel, and numerically by direct numerical simulation (DNS). The turbulence structures and flow characteristics of various CBL flows, capped by a strong temperature inversion and affected by surface shear, are investigated. The various vertical profiles of turbulence statistics similar to those from the observed CBL in the field are successfully simulated in both the wind-tunnel experiment and in DNS. The comparison of the wind-tunnel data and DNS results with those of atmospheric observations and water-tank studies shows the crucial dependence of the turbulence statistics in the upper part of the layer on the strength of the inversion layer, as well as the modification of the CBL turbulence regime by the surface shear.  相似文献   

Countergradient Fluxes of Conserved Variables in the Clear convective and Stratocumulus-topped Boundary Layer: The role of the Entrainment Flux     

Stephan R. de Roode  Harm J. J. Jonker  Peter G. Duynkerke  Bjorn Stevens 《Boundary-Layer Meteorology》2004,112(1):179-196

Large-eddy simulations of a clear convective boundary layer (CBL)and a stratocumulus-topped boundary layer are studied. Bottom-upand a top-down scalars were included in the simulations, and theprinciple of linear superposition of variables was applied toreconstruct the fields of any arbitrary conserved variable.This approach allows a systematic analysis of countergradient fluxesas a function of the flux ratio, which is defined as the ratio betweenthe entrainment flux and the surface flux of the conserved quantity.In general, the turbulent flux of an arbitrary conserved quantityis counter to the mean vertical gradient if the heights where thevertical flux and the mean vertical gradient change sign do notcoincide. The regime where the flux is countergradient is thereforebounded by the so-called zero-flux and zero-gradient heights. Becausethe vertical flux changes sign only if the entrainment flux has anopposite sign to the surface flux, countergradient fluxes arepredominantly found for negative flux ratios. In the CBL the fluxratio for the virtual potential temperature is, to a good approximation,constant, and equal to -0.2. Only if the moisture contribution to thevirtual potential temperature is negligibly small will the flux ratio forthe potential temperature be equal to this value. Otherwise, theflux ratio for the potential temperature can have any arbitrary(negative) value, and, as a consequence, the fluxes for thepotential temperature and the virtual potential temperature willbe countergradient at different heights. As a practical application ofthe results, vertical profiles of the countergradient correction termfor different entrainment-to-surface-flux ratios are discussed.  相似文献   

PNN网络在预测MCS移动中的应用   总被引：3，自引：0，他引：3  

苏君毅  过仲阳  邱洁  陆衍  吴健平 《上海国土资源》2004,14(3):27-30

神经网络是空间数据挖掘的一种重要手段。本文运用概率神经网络(PNN网络)对1998年夏季影响青藏高原上中尺度对流系统(MCS)东移的环境物理量场的空间分布特征进行了研究，得到了高原上MCS移动方向与环境物理量场空间分布之间的关系。研究表明，使用概率神经网络预测中尺度对流系统的移动具有较好的效果，从而为研究高原上MCS东移与环境场之间的关系提供了一种新的方法和思路。  相似文献   

浙江盛夏一次强对流天气的特征及其成因分析   总被引：4，自引：2，他引：2  

沈杭锋  张红蕾  高天赤  勾亚彬  陈勇明 《气象》2016,42(9):1105-1113

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料、GFS 0.5°×0.5°逐6 h分析场数据,以及多普勒雷达、风廓线、微波辐射计探测资料,对2014年7月26日浙江盛夏一次强对流天气过程的特征及其成因进行了诊断分析,结果表明:此次过程发生在副热带高压边缘,由于高空槽东移过程中带来了弱冷空气的渗透,并有大量不稳定能量积聚,形成了午后"上干冷、下暖湿"这样有利于强对流发生的不稳定层结条件和环境背景场。当低层925 hPa的中尺度辐合线和对流层中层700 hPa的垂直上升运动区相重合时,中尺度辐合线附近在未来6 h内产生了强对流,这对强对流的发生发展具有一定的预报指示意义。宁波中尺度辐合线是由偏南风和东北风辐合而成,同时受沿海和喇叭口地形影响,该辐合线早已存在,之后触发了宁波地区的强对流天气。杭州中尺度辐合线是由于宁波雷暴的地面出流增强了偏东风气流,从而加强了偏东风与环境东北风的辐合,导致了杭州中尺度辐合线的形成,随后在辐合线附近出现了剧烈的对流天气。  相似文献   

基于变分客观分析方法的青藏高原试验区夏季对流降水过程热动力特征分析     

庞紫豪  王东海  姜晓玲  张明华 《大气科学》2019,43(3):511-524

本文利用基于变分客观分析方法的物理协调大气分析模型,构建了青藏高原试验区大气热力—动力相互协调的数据集,并通过该数据集对青藏高原试验区夏季深厚及浅薄对流降水过程的热动力特征进行分析,结果表明:变分客观分析后的垂直速度场能更好地与实际观测的对流降水过程相吻合;深厚对流降水期高云含量多,整层大气为较强的上升运动,上升运动可达100 hPa左右,浅薄期高云含量少,上升运动仅能延伸到300 hPa左右;两种对流降水过程中视热源Q₁在低层为冷却作用,高层为加热作用,在深厚期中高层Q₁存在两个加热中心,中层受较强的水汽凝结释放潜热加热所影响,高层主要受过冷云水凝结成冰晶形成高云时释放的热量所影响;在浅薄期中高层Q₁只存在一个加热中心,大气的加热主要来源于水汽的凝结潜热释放;深厚对流降水期视水汽汇Q₂的加热作用可以延伸到200 hPa,而浅薄期仅到340 hPa左右。  相似文献   

高原涡和西南涡影响的两次四川暴雨过程的对比分析     

周玉淑  颜玲  吴天贻  谢泽明 《大气科学》2019,43(4):813-830

为了进一步研究高原涡、西南涡对西南地区暴雨的影响,本文用中国气象局自动站与CMORPH降水数据融合的逐时降水资料、国家卫星气象中心的逐时FY-2E卫星的云顶亮温（TBB）资料、欧洲气象资料中心（ERA-interim）的再分析资料,通过天气学诊断分析方法以及拉格朗日轨迹模式HYSPLITv4.9,对发生在四川盆地的有高原涡东移影响西南涡发展引发暴雨的两次过程进行对比分析,发现:（1）两次暴雨过程的降水强度和分布有明显区别,并且TBB活动特征显示在过程一中有MCC（Mesoscale Convective Complex）的产生和发展,过程二则没有。（2）对于过程一,500 hPa上,高原涡逐渐减弱为高原槽并伸展到四川盆地上空,850 hPa上,在鞍型场附近有MCC的产生和发展,200 hPa上,高原涡在南亚高压北部偏西风急流下方的强辐散区内,位于南亚高压东南侧急流区下方稳定少动,偏东风急流北部有辐散中心,有利于西南涡的加强。对于过程二,500 hPa高原涡东移在四川盆地上空与西南涡耦合,形成一个稳定且深厚的系统,这也是过程二的暴雨强度比过程一强的最主要原因。200 hPa上,四川盆地始终位于南亚高压东侧的西北气流中,“抽吸作用”明显。（3）在过程一中,位涡逐渐东传且位涡增加的地方对应强降水区与MCC发展区,反映了暴雨和位涡的发展基本一致。在过程二中,中层位涡高值区从高原上东移并下传至盆地上空,两涡耦合使得上下层打通,位涡值比耦合之前单独的两涡强度更强。 MCC产生的必要条件是中层大气要有强正涡度、强辐合和强上升运动,在未产生MCC前,过程一与过程二在盆地上空的动力条件甚至是相反的;从热力条件看,过程一中有明显的干冷空气入侵,增强不稳定条件,有利于MCC的产生并引发强降水;另一方面,本文也应证了二阶位涡的水平分布与暴雨落区有较好的对应关系。（4）通过拉格朗日方法的水汽轨迹追踪模式和聚类分析方法分析可得两次暴雨过程的水汽输送源地和通道也有明显区别,过程一主要有两条水汽通道,通道一来自阿拉伯海和孟加拉湾洋面的底层,通道二来自四川南部750 m以下高度;而过程二的主要水汽输送通道有三条,通道一来自西方地中海、黑海和里海上空1500～2500 m高度附近,通道二来自阿拉伯海和印度洋的底层,通道三的水汽从孟加拉湾低层绕过云贵高原直接输送到四川盆地。  相似文献   

2017年6月一次华南沿海强降水的对流性特征及热动力机制研究     

曾智琳  谌芸  朱克云 《大气科学》2019,43(6):1295-1312

在华南北部或长江流域有锋面雨带活动时,华南沿海常常会出现对流性强降水,突发性很强,给预报造成很大的困惑。文章采用多种观测资料、ERA-Interim 0.125°×0.125°逐6 h再分析资料,对2017年6月15～16日华南北部的锋面雨带及沿海强降雨过程开展分析,对比了二者降水特征与环境条件,重点探讨了该次过程华南沿海强降雨的对流触发与维持,揭示了一种由边界层风切变强迫造成涡度持续发展的动力效应。结果表明:（1）锋面雨带与华南沿海强降雨在降水特征上有显著差异,并各有特点。锋面雨带以大尺度层状云降水和弱对流性降水为主,降水强度东段弱西段强。沿海强降雨以对流性降水为主,局地性强、落区集中、强降雨持续时间长、夜发性明显。（2）水汽方程诊断发现沿海强降雨在边界层水平水汽平流项、垂直水汽输送项比锋面雨带东段具有更大量级,大气层结反映出更深厚的暖层、湿层与对流不稳定,是二者降水强度及性质差异的主要原因。（3）莲花山、峨眉嶂造成气流侧向摩擦与正面阻挡促使漯河河谷内垂直涡度发展,暖湿空气堆积上升并达到自由对流高度,触发了华南沿海最初的降水。夜间建立的西南风急流使边界层垂直风速切变增强,水平涡度倾斜部分转化为垂直涡度发展,与风速水平切变造成的垂直涡度叠加,是强降雨持续时间长的动力机制。海陆边界摩擦差异造成水平、垂直两个方向的风切变增强,共同强迫垂直涡度发展是此次强降雨过程对流维持的动力效应。（4）方程诊断表明华南沿海强降雨由对流潜热释放造成的垂直上升速度占总垂直上升速度的39%～75%,持续、稳定的对流潜热释放是强降雨持续时间长的热力驱动因素。  相似文献